ło to zasadniczy wpływ na wybór tech-nologii robót.
Współpraca z Zakładam Linii Kole-jowych w Warszawie zaowocowała wyborem technologii jednostronnej nasuwki konstrukcji tunelu. Wyko-nawca uzyskał zgodę zarządcy torów na jednokrotne zamknięcie dwóch torów linii nr 3 na okres 14 dni. Został jednocześnie zobowiązany do wyre-montowania na własny koszt ok. 7 km toru 701 biegnącego przez stacje War-szawa Towarowa Główna, WarWar-szawa Czyste, Warszawa Odolany do War-szawy Zachodniej. Pozwoliło to prze-kierować część pociągów osobowych podmiejskich na Warszawę Gdańską,
Mapa sytuacyjna
się na swoim przebiegu między innymi z linią kolejową nr 3 relacji Warszawa –Poznań w km 8,770. W tym miejscu zaprojektowano tunel drogowy.
Dla zarządcy torów, PKP Polskich Li-nii Kolejowych SA, Zakładu LiLi-nii Ko-lejowych w Warszawie, najważniej-szą sprawą przy realizacji robót było bezpieczeństwo prowadzenia ruchu pociągów oraz jak najmniejsze zakłó-cenia ruchu pociągów w czasie Euro 2012. W tym okresie nie można było prowadzić żadnych robót na terenie kolejowym i nie pozwalano na zamk-nięcie torów. Linia kolejowa nr 3 War-szawa–Poznań jest linią magistralną o znaczeniu międzynarodowym.
Mia-c i e k a w e r e a li z a Mia-c j e
a pociągi dalekobieżne przez tory ob-jazdowe na Warszawę Zachodnią Zamknięcie było niezbędne do roze-brania nasypu kolejowego, wsunięcia całego tunelu, odtworzenia nasypu i ułożenia torowiska.
Inżynierowie wykonawcy nawiązali współpracę z fi rmą projektową Mo-sty Gdańsk Sp. z o.o. oraz Freyssinet Polska Sp. z o.o. i wspólnie opracowali technologię nasuwania tunelu dro-gowego wraz z projektem wykonaw-czym jego konstrukcji. Zdecydowano, że operacja zostanie wykonana przy użyciu metody Autoripage®. Pole-ga ona na wykorzystaniu siłowni-ków hydraulicznych, lin stalowych i zmniejszeniu tarcia dzięki zawiesi-nie bentonitowej.
Rys. Schemat nasuwki
Fot. 1 Urządzenie do wytwarzania zawiesiny bentonitowej
Fot. 2 Wypychany spod konstrukcji grunt i zawiesina
Fot. 3 Wykonanie dodatkowego elementu dla zakotwienia czynnego
Dla wybranej technologii została spo-rządzona dokumentacja technologicz-na i wykotechnologicz-nawcza, którą wykotechnologicz-naw- wykonaw-ca uzgodnił ze służbami PKP PLK SA i przedstawił do akceptacji zamawiają-cemu. W kwietniu 2012 r. rozpoczęto realizację tunelu drogowego w tech-nologii nasuwania. Harmonogram bu-dowy zakładał wykonanie zadania od kwietnia 2012 r. do września 2012 r.
w następujących etapach: roboty za-bezpieczające, wykonanie stanowiska nasuwczego, prefabrykacja samej kon-strukcji tunelu na stanowisku nasuw-czym, zamknięcie linii kolejowej i roz-biórka nasypu kolejowego, nasunięcie konstrukcji tunelu, odtworzenie nasypu kolejowego i uruchomienie linii kolejo-wej. Wykonawca miał cztery i pół mie-siąca na wykonanie wszystkich etapów poprzedzających proces nasuwania.
Wybrana technologia zakłada w pierwszej kolejności wykonanie żel-betowej płyty ślizgowej będącej pod-stawą (platformą) pod realizację samej konstrukcji żelbetowej tunelu. W trak-cie nasuwania jej górna powierzchnia stanowi powierzchnię ślizgową. Dla zminimalizowana tarcia pod konstruk-cję tłoczona jest zawiesina bentonito-wa, początkowo między płytę denną
tunelu i płytę ślizgową, a później mię-dzy płytę denną tunelu i grunt. Służy do tego system iniekcyjny zamontowany w płycie dennej konstrukcji tunelu dro-gowego. Zawiesina bentonitowa wy-twarzana jest wcześniej w specjalnych urządzeniach do mieszania bentoni-tu. Oczywiście wszystkie urządzenia i materiały mają ochronę patentową i mogą być dostarczane wyłącznie przez właściciela technologii.
Prawidłowe prowadzenie w płaszczyź-nie poziomej zapewniają ranty (belki policzkowe) na bokach stanowiska nasuwczego. Pełnią one funkcję pro-wadnic dla nasuwanej konstrukcji.
Niezbędny jest również odpowiedni rozkład sił przyłożonych do konstruk-cji przez prasy hydrauliczne. Prowa-dzenie konstrukcji w płaszczyźnie
Fot. 4 Prasy hydrauliczne, przygotowanie do nasuwki
ETAP PREFABRYKACJI
zabezpieczenie
konstrukcja tunelu
na niej liny do naciągu
liny do naciągu lin lin
płyta ślizgowa
zakotwienie czynne zakotwienie
bierne
palisada
siłowniki wykopu
–10m
ETAP NASUWKI profi lowanie wykopu
naddatek 0,5m
pod nasuwką
na konstrukcji tunelu ETAP DOCELOWY
podłoże gruntowe
odtworzony nasyp kolejowy
c i e k a w e r e a li z a c j e
kwiecień 13 [105]
pionowej w początkowej fazie odby-wa się zgodnie ze spadkiem podłuż-nym płyty ślizgowej. Gdy konstrukcja tunelu wjeżdża na grunt, prowadzenie wysokościowe zapewnione jest dzięki bieżącej korekcie poziomu wykopu przed czołem nasuwanej konstrukcji.
Na czole płyty dennej wykonuje się stalowy dziób ułatwiający przesuwa-nie. Korekty dokonuje się za pomocą koparek zbierających grunt.
Siła potrzebna do przesunięcia strukcji przykładana jest do tej kon-strukcji. Na końcu konstrukcji betonu-je się dodatkowe betonowe elementy.
Wykonuje się w nich zakotwienia czyn-ne. Przekazanie siły potrzebnej do przesunięcia konstrukcji następuje po-przez liny stalowe na płytę ślizgową.
Siłę do przesunięcia generują siłowniki zamontowane na linach w miejscu zakotwień czynnych. Płyta ślizgowa trzymana jest tarciem o grunt pod nią.
Dodatkowy opór daje ściana oporo-wa wykonyoporo-wana na końcu płyty. Na czole płyty ślizgowej kotwione są liny (zakotwienie bierne), które następnie układa się na jej powierzchni. W celu odseparowania lin od przesuwanej konstrukcji tunelu liny zabezpiecza się profi lami stalowymi. Po wykonaniu
warstwy poślizgowej na płycie prefa-brykuje się konstrukcję tunelu, a przez jej koniec przewleka się liny (zakotwie-nie czynne). Każda nasuwka wymaga indywidualnych obliczeń w celu zrów-noważenia układu sił. Głównym czyn-nikiem obliczeń jest ciężar nasuwanej konstrukcji.
Obrazowo nasuwkę można opisać jak przeprawę promową przez rze-kę. Flisak siedzi na łódce przymoco-wanej sztywno do wielkiej skrzyni. Cią-gnie on linę zamocowaną na drugim brzegu. Łódką jest dobetonowany do tunelu element żelbetowy z prasami, a skrzynią konstrukcja tunelu. Rzeka to płyta ślizgowa i grunt, po których przesuwany jest tunel.
Przesuwanie konstrukcji odbywa się poprzez powtarzanie schematu. Na li-nach zaciskają się szczęki prasy hydrau-licznej. Lina jest zamocowana biernie w płycie ślizgowej i czynnie w kon-strukcji tunelu. Tłok prasy wysuwa się, naciągając linę, a siła przyłożona do liny przenosi się na konstrukcję tune-lu. Siła przyłożona do tunelu pokonuje tarcie między tunelem a płytą ślizgo-wą. Tunel się przesuwa. Tarcie tunelu o płytę ślizgową musi być mniejsze od tarcia płyty ślizgowej o grunt i odporu na grunt za stanowiskiem nasuwczym.
Układ taki zapewnia stateczność sta-nowiska nasuwczego. Kiedy przyłożo-na do konstrukcji siła pokonuje siłę tar-cia konstrukcji, następuje jej przesuw.
Szczęki prasy są luzowane, tłok cofa się, szczęki kotwi się ponownie na linie i cykl zostaje powtórzony. Ciekawostką tej operacji jest skokowy przesuw kon-strukcji. Ma on charakter dynamiczny Fot. 5 Widok lin po nasuwce
Fot. 6 Stanowisko sterowania nasuwką
Fot. 7 Beton podkładowy pod płytę ślizgową
szczególnie w początkowej fazie ope-racji. Stojąc na konstrukcji, można było odnieść wrażenie, że stoi się w gwał-townie hamującym autobusie. Zjawi-sko to wynika z długości lin. W przy-padku długich lin następuje najpierw ich naciągnięcie, a potem przejęcie siły przez konstrukcję. Przy 65-metrowych linach skok wynosił nawet do 40 cm.
W wyniku zmniejszania się odległości między zakotwieniem czynnym i bier-nym nasuwanie nabierało charakteru jednostajnego.
Do wykonania nasuwki potrzebnych było dziewięć siłowników hydraulicz-nych. Sterowanie procesem nasuwki odbywało się na stanowisku stero-wania poprzez ciągłą kontrolę rów-nomiernego rozdziału ciśnienia na poszczególne siłowniki. Nasuwka ste-rowana była ręcznie i wymagała duże-go doświadczenia pracowników.
Istotną sprawą jest zawsze lokaliza-cja stanowiska do nasuwki. Musi być ono zlokalizowane możliwie najbliżej i w tym samym poziomie co docelo-wa lokalizacja. W naszym przypadku wierzch płyty ślizgowej znajdował się 5,50 m poniżej poziomu terenu. Ist-niejące sieci uzbrojenia podziemnego znacznie ograniczały dostępny plac budowy. Wymusiło to maksymalne zbliżenie do torów kolejowych i wy-konanie zabezpieczeń wykopów na całym obrysie. Gabaryty tunelu i po-wierzchnia stanowiska nasuwczego (2500 m2) spowodowały, że niezbęd-ne było wykonanie obudowy wykopu wzdłuż czynnej linii kolejowej. Jako obudowę w przedniej części stanowi-ska zaprojektowano ściankę szczelną.
c i e k a w e r e a li z a c j e
Stanowisko do nasuwki i prefabrykacji konstrukcji tunelu zostało zlokalizo-wane w śladzie budozlokalizo-wanej ulicy. Wy-dłużyło to wprawdzie trasę nasuwki, ale pozwoliło jednocześnie znacznie zmniejszyć zakres robót ziemnych.
Część robót ziemnych pokryła się z ro-botami docelowymi.
Po usunięciu przypory ziemnej wzdłuż nasypu kolejowego, w trakcie trzy-dniowego wyłączenia linii wysokiego napięcia (WN), wbito grodzice stalowe o łącznej powierzchni równej 894 m2. Następnie zainstalowano kotwie grun-towe wraz z oczepami stalowymi. Tylną część stanowiska ślizgowego zabezpie-czono naprzemiennie grodzicami stalo-wymi pracującymi wspornikowo oraz palisadą z pali CFA. Oprócz ochrony wykopu zadaniem palisady było prze-kazanie siły z płyty ślizgowej w trak-cie nasuwki na grunt za nią. Przed przystąpieniem do prac ziemnych dla docelowego wykopu pod stanowisko nasuwcze konieczne było również prze-stawienie słupa linii WN, który znajdo-wał się w miejscu prefabrykacji tunelu.
25 kwietnia 2012 r. zakończono prze-budowę linii. Na wykonanie wykopu, płyty ślizgowej i prefabrykację tunelu pozostały cztery miesiące.
Zakres robót do wykonania i harmono-gram budowy wymagał pełnej mobi-lizacji. Po wykonaniu docelowego wy-kopu przystąpiono do wykonania płyty ślizgowej. Prace te należało zrealizować ze szczególną starannością. Tolerancja wysokościowa dla powierzchni płyty wynosiła 3 mm, prowadzenia bocz-ne trzeba było wykonać z dokładno-ścią do 2 mm. Od jakości wykonania tych robót zależała pomyślność ope-racji nasuwki. Przekroczenie tolerancji
wykonania płyty ślizgowej mogło za-kłócić przebieg operacji. Zaklinowanie się tunelu w prowadnicach lub nierów-ność płyty ślizgowej uniemożliwiłyby dalszą nasuwkę. Jedyną regulację toru nasuwki stanowiły prowadnice. Płyta ślizgowa była jedynym elementem bez-pośrednio kontrolowanym przez inży-nierów z fi rmy wykonującej nasuwkę.
Po wykonaniu połowy płyty ślizgowej z początkiem czerwca przystąpiono do wykonania tunelu. W momencie największego frontu robót przy pre-fabrykacji tunelu pracowało łącznie ponad 100 pracowników fi zycznych w systemie trzyzmianowym siedem dni w tygodniu. Ze względu na okres letni i wysokie temperatury powietrza be-tonowania i rozszalunki odbywały się nocą. Prace ciesielskie i zbrojarskie pro-wadzono w dzień. Utrudnieniem była praca pod czynną linią WN. Wymusiło to konieczność wykorzystania lekkiego systemu szalunków. Część prac trans-portowych cieśle mogli wykonywać ręcznie. W miarę możliwości używano podnośników teleskopowych.
Przez dwa miesiące w konstrukcję tunelu wbudowano 720 t stali oraz 4000 m3 betonu.
Na trzy dni przed planowanym termi-nem zamknięcia linii kolejowej, 8 sierp-nia 2012 r. wykonano próbny przesuw konstrukcji. Sprawdzono poprawność wykonania płyty ślizgowej, konstruk-cji tunelu oraz sprawność urządzeń i instalacji do nasuwki. Przy użyciu siły równej 3,6 T przesunięto tunel o masie 10 500 t o 50 cm w stronę nasypu.
Przed planowaną operacją zamknięcia linii kolejowej nr 3 opracowany został szczegółowy harmonogram z roz-biciem na godziny i szczegółowym
planem wydajności robót. Cała ope-racja wymagała koordynacji służb kolejowych z wykonawcą w systemie całodobowej pracy. Przed terminem zamknięcia linii kolejowej zorganizo-wano narady ze wszystkimi uczestni-kami. Omówiono szczegółowy plan robót oraz przedyskutowano scenariu-sze pesymistyczne.
Zgodnie z ustaleniami 11 sierpnia ruch pociągów skierowano na wyremonto-wany odcinek torów, wyłączono na-pięcie w trakcji kolejowej oraz linii WN.
W ciągu pierwszych sześciu dni zde-montowano obudowę wykopu znajdu-jącą się na trasie nasuwki, rozebrano na-wierzchnię torową i wykonano wykop.
W tym czasie ułożono również izolację tunelu w miejscu docelowym oraz przy-gotowano podłoże do nasuwki.
Zakres wykopów pod torami kolejowymi wyniósł 26 400 m3. W miejscu skrzyżo-wania ul. Nowolazurowej z torami ko-lejowymi kąt skosu wynosi 27o, a szero-kość trasy na odcinku kolizyjnym równa się 26,85 m. Rzędna główki szyny wyno-si średnio 34 m (w układzie lokalnym), a rzędna poziomu posadowienia tunelu ok. 23,5 m. Różnica poziomu główki szy-ny i poziomu posadowienia konstrukcji tunelu osiąga ponad 10 m. Wykonano wykop na głębokość 10 m na długości 120 m wzdłuż torów. W rejon robót można było dojechać tylko jedną ulica o szerokości 6 m. Część robót ziemnych udało się wykonać przed zamknięciem linii kolejowej. Dla wykopu przy rozbiór-ce nasypu kolejowego osiągnięto wydaj-ność ponad 4500 m3 na dobę. Niestety, ze względu na opady deszczu nastąpiło opóźnienie w stosunku do harmonogra-mu o jeden dzień. Deszcz zaskoczył nas akurat w najgorszym momencie przy-gotowywania podłoża do posado-wienia konstrukcji tunelu. W poziomie posadowienia występują grunty spoiste i roboty ziemne zostały znacznie opóź-nione. Był to, jak się później okazało, jedyny poważny opad w ciągu 14 dób naszej operacji. Strata czasowa na tym etapie znacznie zredukowała rezerwy w harmonogramie.
Fot. 8 Prefabrykacja tunelu
c i e k a w e r e a li z a c j e
kwiecień 13 [105]
Z operacji nasuwki powstał fi lm. Zainteresowani mogą go obejrzeć na stronie internetowej inwestora – Zarządu Miejskich Inwestycji Drogowych Miasta Stołecznego Warszawy: http://www.zmid.waw.pl/
index.php?id=642.
Istotną sprawą było przygotowanie podłoża gruntowego. Przed nasunię-ciem konstrukcji pozostawia się poziom terenu przewyższający o 50 cm doce-lowy. Nadwyżka gruntu jest usuwana na bieżąco przed czołem nasuwanej konstrukcji i jest jedynym czynnikiem, za pomocą którego można wpływać na regulację konstrukcji w pionie. Jest to jednak bardzo ograniczona regu-lacja. Naddatek gruntu służy również jako zabezpieczenie gruntu w pozio-mie posadowienia przed wpływem warunków atmosferycznych na doce-lowe podłoże do fundamentowania.
17 sierpnia rozpoczął się proces nasu-wania konstrukcji tunelu na docelową lokalizację. Ta skomplikowana opera-cja inżynierska trwała 16 godzin. Tunel został przesunięty na dystansie 63 m.
Konstrukcja znalazła się w miejscu do-celowym z dokładnością do 5 cm. Teo-retyczna wydajność, jaką deklarował dostawca technologii, wynosiła nawet do 8 m/godz. Na naszym obiekcie osiągnięto średnią prędkość nasuwa-nia ok. 4 m/godz., co można uznać za wielkość zadowalającą. Operacja sa-mej nasuwki przebiegła praktycznie bez żadnych zakłóceń. Przesuwana konstrukcja zachowywała się zgod-nie z założeniami i „ułożyła” się na właściwych rzędnych, nie blokując się na belkach prowadzących.
Po nasunięciu konstrukcji wykonano izolację ścian tunelu oraz rozpoczęto prace związane z odtworzeniem nasy-pów kolejowych i podbudowy torowi-ska na tunelu. W trakcie wykonywania zasypek przebudowano instalacje
te-letechniczne oraz sterowania ruchem kolejowym, zamontowano słupy trak-cyjne na konstrukcji.
Nieplanowane problemy pojawiły się przy odtwarzaniu nasypu kolejowego.
W trakcie wykonywania zasypek wystą-piły kłopoty w związku z wilgotnością wbudowywanego gruntu. Nocą grunt miał za dużą wilgotność i wymagał zabiegów osuszających, natomiast ten sam grunt w godzinach popołudnio-wych miał zbyt niską wilgotność i na-leżało go nawilżać. Spowodowało to nieplanowane opóźnienie w robotach o kilkanaście godzin.
Po odtworzeniu nasypu kolejowego odbudowano nawierzchnię torową i zamontowano wszystkie urządzenia związane z prowadzeniem ruchu po-ciągów. Na tym etapie realizacji nasze założenia czasowe okazały się zbyt optymistyczne. Odbudowa torowiska i montaż sieci trakcyjnej zajęły nam ponaddwukrotnie więcej czasu od zaplanowanego w harmonogramie.
Nastąpiło niewielkie opóźnienie całej operacji. Próbne obciążenie tunelu wykonano 26 sierpnia. Po pozytywnej ocenie pracy konstrukcji ruch na nowo wybudowanym odcinku torowiska przywrócono 26 sierpnia.
Operacja nasuwki okazała się dużym sukcesem technicznym i organizacyj-nym. Należy wspomnieć w tym
miej-scu o dobrej współpracy z Zakładem Linii Kolejowych w Warszawie. Mło-dzi koledzy inżynierowie, szczególnie na początku współpracy z kolejarza-mi, mają często problemy. Należy jed-nak wziąć pod uwagę specyfi kę ruchu kolejowego i związane z nim kwestie bezpieczeństwa prowadzenia ruchu pociągów.
Założenia harmonogramowe zostały zrealizowane z niewielkim opóźnie-niem. Sama operacja nasunięcia, naj-trudniejszy element całej układanki, przebiegła bez problemów. Opóźnie-nia nastąpiły w trakcie robót ziemnych i torowych.
Podobne operacje rzadko są przepro-wadzane w naszym kraju, a nawet w Europie. Mniejsza nasuwka była wy-konana przed 10 laty pod Poznaniem.
Przeprowadzenie przedsięwzięcia o ta-kiej skali trudności technicznych i orga-nizacyjnych jest wyzwaniem dla każdej fi rmy budowlanej. W szczególności do-tyczy to aspektów fi nansowych. Koszty generuje zastosowanie specjalistycz-nych technologii będących własnością wysoko wyspecjalizowanych fi rm. Duże wydatki spowodowały też roboty przy-gotowawcze związane ze stanowiskiem do prefabrykacji tunelu i dokładnością płyty ślizgowej, zabezpieczeniem wy-kopu pod stanowisko do prefabrykacji, szczególnie wzdłuż torów kolejowych, oraz zabezpieczeniem uzbrojenia pod-ziemnego. Na etapie prac koncepcyj-nych zakres robót przygotowawczych szacowany był zdecydowanie niżej, nawet do 50% poniesionych w rzeczy-wistości kosztów.
Osoby zaangażowane w budowę tu-nelu zdobyły ogromne i unikatowe doświadczenie techniczne i organiza-cyjne, które zwiększyło ich kwalifi kacje zawodowe.
Fot. 9 Nasuwka tunelu
t e c h n o l o g i e
Podstawowym typem budynków we współczesnych aglomeracjach miej-skich są obiekty wielokondygnacyjne.
Coraz więcej nowych inwestycji stano-wią budynki o wysokości przekracza-jącej 25 m, uznawanej przez Prawo budowlane za dolną granicę wysoko-ści budynków wysokich. Obiekty ta-kie muszą posiadać wydzielone strefy pożarowe, umożliwiające przeprowa-dzenie podczas pożaru bezpiecznej ewakuacji użytkowników. Ponieważ w budynkach wysokich ewakuacja z zewnątrz jest praktycznie niemożli-wa, szczególnego znaczenia nabiera skuteczność technicznych systemów ochrony wewnętrznych dróg ewaku-acji. Obligatoryjne do stosowania są rozwiązania techniczne zabezpieczają-ce pionowe drogi ewakuacji przed za-dymieniem i od ich skuteczności zależy rzeczywisty poziom bezpieczeństwa użytkowników budynku. System zapo-biegania zadymieniu powinien pozwa-lać w każdej sytuacji na wytworzenie i ustabilizowanie rozkładu ciśnienia oraz przepływu powietrza, który za-pobiega przedostawaniu się dymu na drogi ewakuacji. Jak wykazują jednak doświadczenia eksploatacyjne, prak-tyczne wykonanie założeń bezpiecznej ewakuacji nie jest zadaniem łatwym, a skuteczność różnych systemów na-powietrzania pożarowego często uzależniona jest od synergii zjawisk fi -zycznych występujących podczas nor-malnego funkcjonowania obiektu oraz pojawiających się podczas pożaru.